專利名稱：管用螺紋接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的管用螺紋接頭涉及為利用地?zé)崮芸碧胶烷_采油田的管子以及所有需要頭尾相接的金屬管的應(yīng)用。
盡管本發(fā)明的螺紋接頭可用于所有上述應(yīng)用中，尤其可用于石油領(lǐng)域制造采油管或鉆管中，它更適用于較大直徑的管子，如用于制造套管的管子。
用于金屬管的各種類型的螺紋接頭都可以同時(shí)提供良好的機(jī)械特性和良好的密封性。
正因?yàn)槿绱?，人們?jīng)常采用各端都有一個(gè)帶截錐形陰螺紋的腔的接套，帶有相應(yīng)的截錐形陽螺紋的管端擰在其中。
在一般情況下，上述螺紋本身不能保證接頭的足夠的密封性，因?yàn)橛虚g隙，在壓力下石油或氣體沿著螺紋流出。使用帶有固體顆粒的如石墨的油脂可使?jié)B漏延緩，但不能消除滲漏。因此，往往在這些接頭上設(shè)置一個(gè)環(huán)形密封區(qū)，后者借助于伴有足夠的彈性變形的擰緊，實(shí)現(xiàn)金屬/金屬的密封接觸。
這就是法國1489013號(hào)專利中所述類型的密封接頭。這種螺紋接頭在接頭的陽部件端通過一個(gè)截錐形凹面形成一個(gè)止動(dòng)區(qū)，截錐形凹面支撐在相應(yīng)的截錐形凸陰面上。一個(gè)靠近陽止動(dòng)板的截錐形凸支承區(qū)同時(shí)支撐在截錐形凹陰面上，而保證金屬/金屬的密封性。歐洲91420417.7號(hào)專利申請介紹了對該類接頭所作的改進(jìn)。
這類密封接頭非常有效，但是由于有一個(gè)在其中設(shè)置支承和止動(dòng)區(qū)的根部，需要陰部件有大的厚度。
為了克服這個(gè)缺陷，歐洲0027771號(hào)專利介紹了一種使用套筒的管子的螺紋接頭，其中，管子的陽端有前沿，在套筒內(nèi)擰緊后，該前沿相互頂住止動(dòng)。根據(jù)該專利，前沿具有特殊的外形，如截錐凹形，以便于這些支撐在套筒內(nèi)壁上的前沿的直徑膨脹延伸，這樣在該部位實(shí)現(xiàn)金屬/金屬密封。
這樣，套筒的厚度減小了，但是前沿的止動(dòng)面會(huì)彈性變形，在多次擰緊/擰松的過程中，不僅上述止動(dòng)面處，而且在上述面的外邊和套筒內(nèi)壁之間的接觸部位，密封性逐步減弱。此外，隨著陽端在套筒中擰緊的程度，這類接頭的機(jī)械特性可能變化大，因此對于管的前沿在其中相互頂住止動(dòng)的區(qū)段來說，工作條件不太有利，不太可靠。
人們在實(shí)踐中尋求了大幅度地完善與改進(jìn)該類接頭的設(shè)計(jì)、以獲得足夠的密封性的可能性，還進(jìn)行研究使接頭的特性可靠穩(wěn)定，盡管它連續(xù)不斷地被擰緊擰松。尤其研究了將接頭的各種不同部件的效應(yīng)結(jié)合起來，使截錐形螺紋除了機(jī)械連接件的作用外，還起到真正密封的作用。這樣，嘗試了有效精確地控制各種不同的陽部件相對于接頭的陰部件的幾何位置。力求制造出的螺紋具有很大的軸向抗拉強(qiáng)度，同時(shí)具有很高的抗內(nèi)壓強(qiáng)度，以避免螺紋的破裂，這些螺紋還設(shè)計(jì)成在允許反復(fù)擰緊擰松很少卡死的同時(shí)具有良好的密封性。
另外，還特別研究了精確確定在工廠里實(shí)施的擰緊程度的可能性，以便有效地保證第一個(gè)陽部件在套筒的陰腔中擰得足夠緊，且能夠在以后例如工地上，以適當(dāng)?shù)木o度將第二個(gè)陽部件擰進(jìn)同一個(gè)套筒的第二個(gè)腔中，以獲得令人滿意的密封性。
最終探索出一種設(shè)計(jì)，從而獲得一種經(jīng)濟(jì)的、在工地和工廠易于操作的接頭。
本發(fā)明的金屬管的螺紋接頭可以獲得上述的研究結(jié)果。
該接頭具有一個(gè)帶有兩個(gè)陰腔的套筒，每個(gè)陰腔都具有截錐形內(nèi)螺紋，陰腔設(shè)置在同一軸線上、尺寸相同，每一個(gè)腔中都擰有帶有與陰腔的螺紋相應(yīng)的截錐形外螺紋的管的陽部件，陽部件在其螺紋的小直徑端之外有一個(gè)無螺紋端區(qū)，后者端部有一個(gè)前壁，兩個(gè)陽部件的前壁在旋緊結(jié)束后相互頂住止動(dòng)。
陽部件和陰腔的尺寸使得在擰緊后，陽部件端區(qū)的前壁沿垂直于套筒軸線的平面頂住，該平面總是在精確確定的、最好緊挨著套筒中央的軸向位置上。
根據(jù)本發(fā)明，套筒中兩個(gè)陰螺紋腔之間形成的軸向通道的截面的確定，是使得在兩個(gè)陽部件的兩個(gè)無螺紋端區(qū)的外壁與相對于套筒的上述通道的內(nèi)壁之間的整個(gè)通道長度上有足夠的間隙，以便能實(shí)施組裝。
在裝配狀態(tài)，接頭中兩個(gè)陽部件的兩個(gè)無螺紋端區(qū)的外壁與相對于套筒軸向通道的內(nèi)壁之間不能保證任何金屬/金屬的密封性。然而，盡管沒有研究過，在套筒的軸向通道的某些區(qū)段和相對于無螺紋端區(qū)的外壁的區(qū)段之間可能有非連續(xù)、非密封性的接觸。
這些外壁和內(nèi)壁可有不同的幾何形狀，它們要根據(jù)保證上述間隙的可能性來決定。例如，所述形狀可以是共軸的錐形。
尤其有利的是，軸向通道的截面是圓柱形的，兩個(gè)陽部件的兩個(gè)無螺紋端區(qū)的外壁也一樣，公共軸為接頭的軸線。
為使每個(gè)陽部件在陰腔中的擰緊度能夠受控、精確、足夠緊但又不過緊，接頭具有止動(dòng)肩。這樣，至少在兩個(gè)陰腔之一配置一個(gè)止動(dòng)肩，后者的支撐面可頂住與之相配套的陽部件上設(shè)置的相應(yīng)凸肩的支撐面。
在只有一個(gè)陰腔具有一個(gè)凸肩的情況下，在進(jìn)行接頭組裝時(shí)，應(yīng)首先在該陰腔這邊擰上并擰緊與之對應(yīng)的陽部件。
為了避免使陽部件特殊，同時(shí)又能在它們之間區(qū)分哪些具有凸肩、哪些沒有凸肩，只有一個(gè)陰腔配有凸肩的套筒的形狀能使配有凸肩的陰腔在擰緊狀態(tài)時(shí)，可以接受所有與之對應(yīng)具有或不具有止動(dòng)肩的陽部件。
最好，兩個(gè)陰腔中的每一個(gè)都配一個(gè)止動(dòng)肩，后者的支撐面可頂在兩個(gè)陽部件的每一個(gè)上的相應(yīng)凸肩的支撐面上。
兩個(gè)陽凸肩的兩個(gè)支撐面的每一個(gè)都在距相應(yīng)的端區(qū)前壁的相等距離上，兩個(gè)陰凸肩的兩個(gè)支撐面位于距軸向通道的中央平面相等的距離上，一般來說，軸向通道的中央平面與套筒的中央平面相對應(yīng)，在陽端區(qū)的前壁處于頂住不動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，陽凸肩的支撐面之間的間距稍大于陰凸肩的支撐面的間距。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)微小的間距差的確定使得兩個(gè)陽部件擰緊且前臂頂住之后，至少兩對陽/陰凸肩中的一對在其相對的兩個(gè)支撐面之間留有一個(gè)小間隙。
該小間隙預(yù)先確定，以便憑借下述陽和陰螺紋的幾何圖形，對應(yīng)的陽部件在其陰腔中擰緊時(shí)可達(dá)到要求的程度，以獲得令人滿意的密封性和機(jī)械結(jié)合力，頂住的陽部件的前壁如前所述那樣定位。
止動(dòng)肩相對于螺紋可位于不同的位置上。
陽部件和陰腔的尺寸以及止動(dòng)肩在套筒和在一個(gè)或多個(gè)陽部件上的各自位置使得在擰緊狀態(tài)時(shí)，對應(yīng)的螺紋之間具有精確的、完全受控的相互干預(yù)，這體現(xiàn)在由于下述螺紋的幾何圖形，在螺紋牙頂和牙根之間的接觸壓力上。
根據(jù)本發(fā)明，在螺紋區(qū)總長度的一部分的軸向長度(該長度包括螺紋尾扣)上，陽螺紋牙的高度為與陰螺紋牙的高度一樣的恒定高度。
螺紋區(qū)總長度中，陽螺紋牙的高度與陰螺紋牙的高度相等且恒定不變的那部分最好至少等于螺紋區(qū)總長度的四分之一。
有利的是，在螺紋牙具有全高的螺紋區(qū)的整個(gè)長度上，陽螺紋牙和陰螺紋牙的高度相等。
這樣，由于陽螺紋牙和陰螺紋牙選擇相同的額定值及相同的公差，所以最大限度地?cái)U(kuò)大了相對的螺紋牙的牙頂和牙根之間具有金屬/金屬壓力的接觸面，牙頂和牙根之間的間隙在0.05毫米左右。
這樣，將螺紋和止動(dòng)肩的型面特性相結(jié)合，可在套筒的兩邊獲得足夠的受控的接觸壓力，以便能在避免套筒的不可控變形的同時(shí)，保證密封性。
此外，還將螺紋牙之間在軸線上的間隙、即陽螺紋側(cè)面和陰螺紋側(cè)面之間的間隙限制到避免咬死和卡住而所需的最小程度。
最好在擰緊狀態(tài)時(shí)，以如下方式確定陽、陰螺紋的牙型，即陽/陰工作面相互間具有金屬/金屬的壓力接觸，而在嚙合面上有約0.03至0.09毫米的間隙。
最好還確定陽凸肩的支撐面和陰凸肩的支撐面之間的間距差，以便陽部件在它們的陰腔中擰緊且前壁相互頂住之后，兩對陽/陰凸肩的支撐面間的總間隙最好小于1毫米，平均值為0.4毫米。
本發(fā)明還涉及由兩個(gè)階段組裝螺紋接頭的方法。按照該實(shí)施方法，在例如工廠中進(jìn)行第一管子的陽部件和套筒的預(yù)組裝，將該陽部件擰緊到可以使其陽凸肩的支撐面和對應(yīng)的陰凸肩的支撐面頂住。這時(shí)，通常情況下，無螺紋端區(qū)的前壁超越中央平面十分之幾毫米。
在例如工地裝配第二個(gè)陽部件時(shí)，旋緊的實(shí)施使兩個(gè)前壁以一定的緊度相互頂住。
最好以足夠大的力矩將第二個(gè)陽部件擰緊在它的腔中，以使第一個(gè)前壁稍稍后退一點(diǎn)，凸肩的支撐面對應(yīng)于接觸或者不接觸的第一個(gè)陽部件，第一個(gè)前壁的后退最好不超越中央平面，最好不使第二個(gè)陽部件的對應(yīng)凸肩的支撐面相接觸(如有這類凸肩的話)。
兩個(gè)無螺紋端區(qū)的前壁最好有一個(gè)大部分是平的、位于套筒軸線的垂直面上的環(huán)形面。
為了獲得良好的軸向抗拉強(qiáng)度如陽螺紋在陰腔中的抗拉出強(qiáng)度，最好賦與陽、陰螺紋牙的工作面一個(gè)負(fù)角。該角的角度相對于螺紋軸線的垂直平面在3°至15°之間為好。
陽螺紋牙的嚙合側(cè)面最好具有一個(gè)絕對值較大的角度，以便于工具的伸入與退出。該角度相對于螺紋軸線的垂直平面，例如，約在10°至45°之間。此外，為了便于將陽部件擰進(jìn)陰腔中不卡住損壞螺紋，最好也賦與嚙合面的連接陽螺紋牙頂?shù)拇笾睆讲糠忠粋€(gè)角度，有利的是，該角度相對于螺紋軸線的垂直平面為30°至70°之間。
特別是為了更好地控制螺紋加工后的尺寸，在螺紋牙為全高的螺紋區(qū)最好使陽、陰螺紋的牙頂和牙根具有一個(gè)與螺紋傾斜度平行的傾斜度。該傾斜度相對于接頭的軸線約為例如2.5％至8％。
最好，陽止動(dòng)肩位于小直徑的螺紋區(qū)端部和無螺紋端區(qū)的起始區(qū)之間，后者伸入到兩個(gè)陰腔之間的套筒的環(huán)形通道中。這樣，陰止動(dòng)肩位于該環(huán)形通道的兩邊。
對于最常用的接頭，根據(jù)使用條件可采用合金或非合金碳鋼部件。
對于特殊的使用條件，可采用不銹鋼或耐熱鋼、或者其它金屬或合金。
為了在接頭擰緊/擰松過程中減少卡死的風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)本發(fā)明，采用一種合適的潤滑劑，如粘度適當(dāng)?shù)臐櫥突驖櫥?。有利的是，可進(jìn)行降低摩擦系數(shù)及避免卡死的表面處理。該處理可限于套筒，可以在部件為非合金或低合金鋼時(shí)用例如磷酸鋅或磷酸錳進(jìn)行磷酸鹽處理。經(jīng)過該處理之后，可使用一種潤滑油，以保證螺紋接頭的裝配。也可以通過電解，用適當(dāng)?shù)谋〗饘賹哟媪姿猁}處理，如銅、鉻、鎳、錫、鉛或其它金屬，并將采用與陽和陰螺紋之間的極小間隙相兼容的潤滑油或潤滑脂。
下列圖與實(shí)例非限定性地描述了本發(fā)明的一個(gè)接頭及其組裝方法的實(shí)施例。


圖1為本發(fā)明帶有套筒的接頭的剖視簡圖，只示出了對稱軸線上方的部分。
圖2為示出兩個(gè)陽部件在擰緊狀態(tài)相互頂住時(shí)的圖1中央?yún)^(qū)域的放大圖。
圖3為本發(fā)明的截錐形陽和陰螺紋的組裝狀態(tài)放大圖。
圖1為螺紋接頭1的剖視總裝示意圖，它具有一個(gè)鋼套筒2，套筒2上有兩個(gè)以X1-X1為軸線的陰腔3、4。陰腔3、4具有截錐形內(nèi)螺紋5、6，待組裝的兩個(gè)鋼管的陽部件9、10的截錐形外螺紋擰在陰腔3、4的截錐形內(nèi)螺紋5、6中。
每個(gè)陽部件9、10在螺紋部分的小直徑端32之外有一個(gè)無螺紋端區(qū)11、12，后者具有一個(gè)前壁13、14。這些尺寸一樣的前壁都有一個(gè)大部分是平的環(huán)形止動(dòng)面，該環(huán)形止動(dòng)面位于垂直于套筒X1-X1軸線的平面上。各端區(qū)11、12的長度以下列方式確定即當(dāng)每個(gè)陽部件9、10在它的腔中擰得足夠緊時(shí)，前壁13、14可以以一定的密封度相互頂住止動(dòng)。因而這些前壁的止動(dòng)面鄰近套筒2的沿X2-X2線的中央平面。無螺紋端區(qū)11、12的外表面15、16為圓柱形，其直徑小于套筒2軸向環(huán)形通道的也是圓柱形的內(nèi)表面17的直徑。上述兩個(gè)相對的環(huán)形表面之間具有足夠的間隙，為的是陽部件9、10在它們的腔3、4中擰緊及前壁13、14相互頂住壓緊而造成彈性變形時(shí)，不會(huì)使上述外表面15、16和內(nèi)表面17在整個(gè)周邊上發(fā)生連續(xù)且密封的接觸。
為了控制各個(gè)陽部件9、10在相應(yīng)的陰腔3、4中的擰緊位置及避免擰得過緊，采用兩對陽/陰止動(dòng)肩18、18-1和19、19-1控制擰緊度。陽止動(dòng)肩的兩個(gè)支撐而18、19位于距離對應(yīng)的端區(qū)11、12的前壁13、14相等的距離上，陰止動(dòng)肩的兩個(gè)支撐面18-1、19-1位于距套筒的X2-X2中央平面相等的距離上。此外，兩個(gè)陰止動(dòng)肩的支撐面18-1、19-1的間距在端區(qū)11、12的前表面13、14相互頂住時(shí)，比兩個(gè)陽止動(dòng)肩的支撐面的間距小。兩個(gè)間距差以下列方式確定，即既使兩個(gè)陽部件9、10被緊緊地?cái)Q在它們的腔3、4中，同時(shí)前表面13、14相互壓緊頂住時(shí)，如圖1、圖2所示，至少在一對支撐面如18、18-1部位仍有一個(gè)小間隙“d1”。值得注意的是，如果不考慮彈性變形，該間隙“d1”為構(gòu)成止動(dòng)面的相應(yīng)的陽部件的前表面的平面和套筒的中央平面之間的距離的兩倍。如組裝例如外徑為14英寸(355.6毫米)的管子，總間隙“d1”通常情況下可約為0.15至0.4毫米。
為實(shí)施本發(fā)明的螺紋接頭，如圖2所示，可先例如在工廠里將陽部件10和套筒2組裝擰在其腔4中，直至相應(yīng)的一對止動(dòng)肩的支撐面19、19-1相互頂住。這時(shí)，端區(qū)12的前壁14超過X2-X2中央平面，差值大約等于總間隙“d1”的一半。端區(qū)12及其前壁14的這個(gè)位置用虛線表示。然后，例如在工地，在第一次裝配時(shí)或在修理套管柱時(shí)，將另一個(gè)陽部件9擰裝在其腔3中，直到它前壁13頂住前壁14。這時(shí)，會(huì)看到在相應(yīng)的陽和陰止動(dòng)肩的支撐面18、18-1之間有一個(gè)等于“d1”的間隙。在實(shí)踐中，前表面需要頂?shù)米銐蚓o。這種頂緊可以引起支撐面19、19-1的分離，過緊時(shí)，還可能使表面18、18-1相接觸。在前壁頂上之后，擰緊力矩很快加大，因此可以通過測量力矩和/或測量角移控制達(dá)到前壁13、14相互頂住的理想緊度所需的擰緊度。止動(dòng)肩的這種設(shè)置以及如下所述的陽和陰螺紋牙型可使螺紋中的接觸壓力控制在理想的等級，因此，在螺紋部位獲得了所需的密封度。
值得注意的是，在陽部件9擰得過緊時(shí)，在止動(dòng)肩的18、18-1支撐面頂住之后，陽部件不能再前進(jìn)，同時(shí)使前臂13、14之間的止動(dòng)面相應(yīng)后移，支撐面18、18-1的如此頂住構(gòu)成螺紋接頭適當(dāng)擰緊的附加保險(xiǎn)措施。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的既保證機(jī)械穩(wěn)定性又保證密封性的截錐形螺紋的組裝狀態(tài)放大圖。
在螺紋區(qū)的包括螺紋尾扣的整個(gè)長度的至少四分之一長度上，以及最好在牙高為全高的螺紋區(qū)的整個(gè)長度上，所選用的陽螺紋的牙高h(yuǎn)m與陰螺紋的牙高h(yuǎn)f相等，hm和hf的公差也相同，最好在±0.025毫米左右。
高度hm和hf沿接頭的X1-X1軸線的一條垂直線測量，圖3上只畫出了與X1-X1軸線平行的X5-X5軸線。
因此，不考慮公差造成的間隙，該間隙最大為0.05毫米，擰緊狀態(tài)時(shí)，圖1、圖2中的陽部件9的螺紋7的陽螺紋牙(如22)的牙頂(如21)與陰螺紋的位于屬于套筒2的螺紋5的陰螺紋牙24和25之間的牙根23相接觸。
同樣，陰螺紋牙(如25)的牙頂(如27)與陽螺紋的位于屬于螺紋7的陽螺紋牙22和28之間的牙根26相接觸。
陽、陰螺紋的根部和頂部的切線X3-X3及X4-X4之間相互平行且相對于螺紋的X1-X1軸線的平行線X5-X5傾斜一個(gè)角度“A”。該角度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)根據(jù)管的直徑和螺紋的螺距而變化，例如其值約在1.79°和3.58°之間。
為了保證陽部件9-10和陰腔3-4之間在擰緊-組裝狀態(tài)的相互影響，考慮到總錐度，要確定套筒2的螺紋5-6和陽部件9-10的螺紋7-8的幾何圖形、尺寸和加工。由于有止動(dòng)肩，完全可以控制和穩(wěn)定這種相互影響。這樣，如圖3所示，可獲得一個(gè)如下所述的機(jī)械整體性強(qiáng)、強(qiáng)化的接頭，因?yàn)楣ぷ髅?9有一個(gè)負(fù)傾斜度。
如圖3所示，陽螺紋22和陰螺紋24的每個(gè)牙的工作面29的角度全都是負(fù)的，即該面相對于該工作面根部的相鄰的螺紋軸線X1-X1的垂直平面向外傾斜。在本例中，該角度“B1”為-10°，最好選擇約-3°至-15°的角度。值得注意的是，在陽螺紋22擰緊在陰腔23中的情況下，工作面29和它所頂靠的陰螺紋牙24的面之間沒有間隙。
陽螺紋牙22的嚙合面的下部30相對垂直于與該嚙合面30的根部相鄰的X1-X1軸線的平面向內(nèi)傾斜約20°的一個(gè)角度“B2”。
該角度“B2”可在例如約10°到45°的范圍內(nèi)變化。該角的絕對值最好大于工作面的角的絕對值，以便于接頭的加工和裝配。嚙合的上部可以有利地具有一個(gè)傾斜角為“B3”的切邊31，在圖3中，該角度相對于與切邊相交的垂直于X1-X1的平面約為55°。該角B3可在例如約30°和70°之間變化。該切邊如概述中所述，在定位不準(zhǔn)確的情況下，在將陽部件擰進(jìn)腔中的過程中及在開始旋擰時(shí)，可減少陽螺紋和陰螺紋之間卡住的可能性。
如圖3所示，在嚙合面和與陰螺紋相對的面之間保留一個(gè)小間隙“d2”，為的是在擰緊時(shí)陽、陰螺紋牙頂和它們各自的腔之間產(chǎn)生相互干預(yù)、造成微小的彈性變形以保證有效擰緊。
不管怎樣，該間隙“d2”都應(yīng)保持相當(dāng)小，以便在沿著螺紋的螺旋形軌跡上不造成滲漏或不密封。
減少或堵塞滲漏的一個(gè)方法是使用一種可含有一定量的固體如石墨或鉛的細(xì)小顆粒的潤滑劑、潤滑油或潤滑脂。在重新擰緊之前可清除這些沉積的顆粒，但是要增加操作程序。因此，最好在至少一部分螺紋的軸向長度上，例如至少在三分之一的螺紋軸向總長度上，利用一個(gè)盡可能小的間隙，該間隙在嚙合面上的值“d2”大約可在0.03和0.09毫米之間，在工作面上，間隙被看作零。因而使用一種粘度適當(dāng)?shù)臐櫥突驖櫥煽刂婆c寬度“d2”相應(yīng)的密封度。
有利的是，對表面采取預(yù)處理，如在套筒為碳鋼或低合金鋼時(shí)進(jìn)行磷酸鋅或磷酸錳處理，并與粘度適當(dāng)?shù)臐櫥拖嗯浜?，以降低鋼的摩擦系?shù)。
通常，只需對套筒進(jìn)行表面處理。
不進(jìn)行磷酸鹽處理，可采用低厚度的金屬沉淀，例如銅、鉻、鎳、錫、鉛或其它金屬的電解沉淀?？稍趯挼姆呛辖鸹蚝辖稹⒉讳P鋼或耐高溫鋼的系列中以及其它金屬或合金中采用上述沉淀。也可采用已知的其它沉淀方法，以降低摩擦系數(shù)并防止卡死。
這樣，借助于陽螺紋牙相對于陰螺紋牙的幾何圖形和尺寸，結(jié)合上述止動(dòng)肩系統(tǒng)，可完善控制陰腔和陽部件之間在組裝狀態(tài)時(shí)的相互干預(yù)，接頭的兩端當(dāng)作獨(dú)立件進(jìn)行處理和裝配。
這樣，盡管沒有分開的螺紋金屬-金屬密封面，接頭仍能保證在石油工業(yè)中嚴(yán)酷的開采條件下，不能使用標(biāo)準(zhǔn)螺紋接頭時(shí)，對水或石油類液體的極高的密封性。
此外，本發(fā)明的接頭的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樘淄矡o需加厚以制造陽部件的止動(dòng)板的根部，且在工地裝配簡便，主要是借助于套筒中制成的軸向通道的構(gòu)形和間隙。
這種接頭盡管可用于很寬的尺寸范圍內(nèi)，但特別適用于組裝大直徑的管子，例如油井的鉆管，例如外徑在127毫米(5英寸)至508毫米(20英寸)的范圍，上述這些實(shí)施例及尺寸毫無局限性。
本發(fā)明可包括眾多的變型實(shí)施例，它們均屬于權(quán)利要求的范疇。
權(quán)利要求
1.管用螺紋接頭，它具有一個(gè)套筒(2)，套筒(2)具有兩個(gè)帶有截錐形內(nèi)螺紋(5、6)的陰腔(3、4)，在每個(gè)陰腔中都擰有帶有相應(yīng)的截錐形外螺紋(7、8)的管的陽部件(9、10)，陽部件具有一個(gè)無螺紋端區(qū)(11、12)，無螺紋端區(qū)(11、12)插在套筒(2)的軸向環(huán)形通道(17)中，端區(qū)有一個(gè)前壁(13、14)，兩個(gè)陽部件(9、10)的前壁在擰緊后相互頂住，其特征是無螺紋端區(qū)(11、12)在軸向環(huán)形通道(17)中帶有間隙地滑動(dòng)，至少一對設(shè)置在陽部件和對應(yīng)的陰腔上的陽、陰止動(dòng)肩(18、18-1，19、19-1)能允許每一個(gè)陽部件(9、10)在其陰腔(3、4)中的及每一個(gè)頂住的前壁(13、14)的軸向精確定位，在螺紋區(qū)總長度的一部分的軸向長度上的陽螺紋牙高度恒定，與陰螺紋牙的高度相等，陽螺紋和陰螺紋之間形成相互干預(yù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋接頭，其特征是，它配有兩對設(shè)置在兩個(gè)腔和相應(yīng)的陽部件上的陽、陰止動(dòng)肩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺紋接頭，其特征是，每個(gè)陽止動(dòng)肩(18、19)位于陽螺紋區(qū)小直徑端和無螺紋端區(qū)(11、12)的起始端之間，每個(gè)陰止動(dòng)肩(18-1、19-1)位于陰螺紋區(qū)的小直徑端和套筒的軸向通道的起始端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的螺紋接頭，其特征是，在前壁(13、14)頂住時(shí)，陽止動(dòng)肩的支撐面(18、19)的間距大于陰止動(dòng)肩的支撐面(18-1、19-1)的間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的螺紋接頭，其特征是，具有高度恒定的與陰螺紋牙高度相等的陽螺紋牙的軸向長度至少等于螺紋區(qū)總長度的四分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的螺紋接頭，其特征是，在螺紋牙具有全高的整個(gè)螺紋區(qū)的長度上，陽螺紋牙高度恒定且等于陰螺紋牙的高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的螺紋接頭，其特征是，陽螺紋牙和陰螺紋牙的工作面具有一個(gè)負(fù)角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的螺紋接頭，其特征是，陽螺紋牙的嚙合面的傾斜度的絕對值比工作面傾斜度的絕對值大。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的螺紋接頭，其特征是，嚙合面的上部具有一個(gè)30°至70°的傾斜度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的螺紋接頭，其特征是，陽螺紋牙嚙合面(30、31)處的剩余間隙(d2)約為0.03至0.09毫米。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的螺紋接頭，其特征是，螺紋牙頂和牙根之間的間隙約為0至0.05毫米。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的螺紋接頭，其特征是，陽、陰螺紋牙的牙頂(21、27)和牙根(23、26)平行于螺紋的斜度線(X3-X3)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的螺紋接頭，其特征是，套筒的表面狀態(tài)由于經(jīng)過降低摩擦系數(shù)和避免卡死的處理而有所改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12之一所述的螺紋接頭，其特征是，前壁具有位于套筒軸線的垂直平面上的大部分是平的環(huán)形面。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的螺紋接頭的組裝方法，其特征是，先將套筒(2)和第一個(gè)陽螺紋部件(10)擰在一起進(jìn)行第一次組裝，且擰緊到相對應(yīng)的第一對止動(dòng)肩的支撐面(19、19-1)相互頂住，然后擰進(jìn)第二個(gè)陽部件(9)，直到該兩個(gè)陽部件的前壁(13、14)相互頂住，同時(shí)在第二對止動(dòng)肩的支撐面(18、18-1)之間保留一個(gè)間隙。
全文摘要
本發(fā)明的管用螺紋接頭涉及特別用于石油領(lǐng)域的金屬管的頭尾密封連接。該接頭具有一個(gè)套筒(2)，套筒有兩個(gè)帶截錐形螺紋(5、6)的腔(3、4)，腔中擰有帶相應(yīng)螺紋(7、8)的兩個(gè)金屬管的陽端(9、10)，陽端具有無螺紋端區(qū)(11、12)，無螺紋端區(qū)的前壁(13、14)相互頂住，在這些區(qū)的側(cè)壁(15、16)和相對的套筒的環(huán)形壁(17)之間有間隙。兩對陽/陰止動(dòng)肩(18、18-1，19、19-1)阻止擰得過緊。陽、陰螺紋牙的高度相等。
文檔編號(hào)F16L15/06GK1142582SQ9610546
公開日1997年2月12日 申請日期1996年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月28日
發(fā)明者蒂埃里·諾埃爾, 成田昱 申請人:瓦盧萊克石油氣體公司, 住友金屬工業(yè)株式會(huì)社